鲜莲子去芯机设计说明书.docx

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1、论文题目鲜莲子去芯机的设计摘要莲子去芯是莲子制作过程中重要的一环，由于新鲜莲子去芯机械化设备的缺乏和人工费用的不断增加，制约着莲子产业的发展，因此设计一台全自动的新鲜莲子去芯机的设计与研究很有意义。本论文设计的鲜莲子去芯机原理上模仿人工去芯的动作和方式把机器设计成三个功能模块，分别是定向送料模块，排序换向模块和夹紧去芯模块。定向送料模块利用链传动和送料槽模实现莲子的定量送料、利用一个筛料筒对莲子的大小进行分级，利用定向机构实现莲子的定向输送。排序换向模块是利用工业相机对莲子的头部和尾部进行识别,然后控制装置根据识别的信息控制步进电机驱动排序轮对莲子进行排序。莲子经过分别掉入换向管和正向管，掉入

2、换向管的莲子通过槽轮机构和换向轮实现换向。夹紧去芯模块是通过由曲柄、连杆、滑块的组合而成机构实现夹紧与去芯的顺序动作。本论文完成了从原理方案设计到结构设计最后到运动仿真的整个设计过程。本设计的不足在于机器的传动和整体结构较为复杂，制造成本较高，稳定性较差。如要投入生产还有进一步修改和完善。关键词：莲子去芯；结构设计；运动仿真；IFresh lotus seeds to the core machine designAbstractLotus seed coring is an important part in the process of lotus seed production. The

3、 lack offresh lotus seed coring mechanization equipment and the increasing labor costs restrict thedevelopment of lotus seed industry. Therefore, the design and research of a fully automaticfresh lotus seed coring machine is of great significance.The fresh lotus seed coring machine designed in this

4、paper imitates the action and way ofmanual coring in principle. The machine is designed into three functional modules: directionalfeeding module, sequencing reversing module and clamping coring module. Directionalfeeding module realizes the quantitative feeding of lotus seeds by chain drive and feed

5、ingtrough mould, classifies the size of lotus seeds by a sieve cylinder, and realizes the directionaltransmission of lotus seeds by directional mechanism. The sorting and reversing module usesindustrial cameras to identify the head and tail of lotus seeds, and then the control devicecontrols the ste

6、p motor to drive the sorting wheel to sort the lotus seeds according to theidentified information. The lotus seed falls into the reversing tube and the forward tuberespectively, and the lotus seed falls into the reversing tube realizes the reversing through thegroove wheel mechanism and the reversin

7、g wheel. The clamping and coring module iscomposed of crank, connecting rod and slider to realize the sequential action of clamping andcoring. This paper completes the whole design process from the principle scheme design to thestructure design and finally to the motion simulation.The shortcoming of

8、 this design is that the transmission and overall structure of themachine are complex, the manufacturing cost is high and the stability is poor. If it is to be putinto production, further modification and improvement are needed.Key words:lotus seed coring structural design motion simulationii目录第一章绪论

9、11.1 课题研究背景和意义11.2 国 内外去芯去核机的研究状况11.3 莲子去芯的难点及解决方案31.4 本设计的主要内容4第二章 鲜莲子去芯机的原理方案设计52.1 整体设计思路52.2 定向送料模块的原理方案设计52.3 排序换向模块的原理方案设计62.4 夹紧去芯模块的原理方案设计82.5 传动系统方案设计10第三章鲜莲子去芯机的结构设计123.1 电机的选型123.2 定向送料模块的结构设计153.3 排序换向模块的结构设计243.4 夹紧去芯模块的结构设计313.5 轴的设计及计算36第四章 整机的装配和运动仿真414.1 主要零件的三维建模414.2 机器的装配454.3 运动

10、仿真和动画47第五章总结48参考文献49致谢50III第一章绪论1.1 课题研究背景和意义莲子全国各地都种植有，品种很多，市场需求量大。比如江西广昌县，每年种植白莲10万亩左右，是中国白莲种植面积最广的地方。广昌的白莲，在历史上享有“贡莲”的美称。莲子一般在八九月份收获，一个莲农一天大概可以摘四袋莲蓬，采摘的莲蓬需要进行脱粒，然后剥壳去皮，用水浸泡2个小时后还要对其进行去芯，去芯之后还要烘干,工序繁琐。在农业机械化的推动下，相继出现了一系列的机器比如莲蓬采摘机，莲子脱粒机等。但是新鲜莲子去芯的过程难以实现机械化莲子去芯，所以长期以来都是手工进行：用一根铁签（见图1-1）把莲芯从尾部顶出。后来有

11、了一种半自动的去芯机：需要人工把莲子尾部对准去芯口轻轻按压，去芯装置内部的感应器感应后，气泵运动出气，将莲芯吹出。至于全自动的鲜莲子去芯机目前应用的很少，很大程度还处于学术研究阶段。这是由于新鲜莲子的物理特性决定的。莲子的大小不一致，去壳脱皮后，莲子的尾部是球形的，头部是尖形的。而且在新鲜莲子在去芯的过程中也很容易擦伤和破损。再加上莲子芯尺寸较小，因此在通芯的过程中对精度的要求比较严格。去芯刀具稍微跑偏，就可能导致莲子去芯不完全，甚至破损，影响了莲子的口味和卖相。因此对鲜莲子去芯机进行研究和设计很有难度但也很有意义。图1-1人工去芯1.2 国内外去芯去核机的研究状况江西农业大学靡旺设计了一台新

12、鲜莲子去芯机（见图1-2） o机器的去芯原理是用高速的钻头把莲心钻碎，利用气缸实现钻头的往复运动。莲子的定位原理是把莲子置于利用三个同方向旋转的滚轮中间，莲子跟随滚轮一起旋转从而实现定位。通过三个相同的弹簧使三个滚轮挤压莲子的力是一样的。这样就可以保证莲子位于三个滚轮中间，正对与去芯刀具。机器具体的工作过程为：用一个凸轮和一根控制杆控制上滚轮的抬升和复位。用另外一个凸轮和控制杆控制下滚轮的下降与复位。复位是通过复位弹簧实现的。当上滚轮抬升的时候，料斗里面的莲子通过导料槽滚入三个滚轮中间，滚轮复位莲子被定心后，高速旋转的钻头做线性往复运动实现去芯。去芯结束后，下滚轮下降莲子掉入收集装置。其中自动

13、送料是利用槽轮实现的，槽轮每转一圈输送一颗莲子到导料槽。去芯动作的控制是通过一个凸轮和行程开关实现。并且通过三个凸轮叠在一起，利用相位差控制单个莲子进料、加紧定位、莲子去芯、排料的顺序动作。图1-2利用钻头去芯的鲜莲子去芯机江西农业大学裴圣华设计一台全自动莲子通芯机（见图1-3）。机器的传动原理是电机通过带传动把动力传递到主轴上，主轴上有凸轮和锥齿轮，凸轮把动力传递给去芯刀具，锥齿轮把动力通过槽轮机构传递给送料轮盘。机器主要分为三个部分，第一个部分为送料装置，通过槽轮机构带动送料盘进行间歇运动，送轮盘上设计有四个大小槽，槽轮机构每运动一次就从料斗中掉入槽内的一颗莲子送到去芯工位实现送料。第二部

14、分为定位装置，莲子在去芯工位的机架上设计了一个凹模，去芯刀具上也设计了一个凹模并通过弹簧连接在去芯导杆上。在凸轮的作用下刀具上的凹模与机架上的凹模相合从而夹紧莲子，然后去芯刀具才开始去芯。第三部分为去芯装置，通过凸轮机构使去芯刀具左右运动。并且把去芯刀具设计成空心刀具，一方面增加了刀具的切削能力，一方面在刀具的另一端连接有高压空气，当去芯动作结束的瞬间，高压气体把刀具内部的莲子芯吹出。图1-3利用空心刀具去芯的鲜莲子去芯机1.3 莲子去芯的难点及解决方案1.3.1 莲子去芯的设计难点1 .定位困难，由于莲子和莲子芯尺寸都比较小难以实现精确的定位，若去芯的时候对心不准则会导致，去芯不完全，即影响

15、了莲子的口味也得不到完整的莲子。2 .夹紧困难，一方面是由于新鲜莲子比较嫩，能够承受的压力比较小，因此在夹紧莲子的过程中很难保证不会损伤莲子。另一方面是因为莲子的大小不一，外形为椭球形,夹紧之后难以保证莲子的位置精度。1.3.2现有的机器存在的问题1 .单颗送料，单刀去芯，效率低。2 .去芯效果不好，使用机器去芯的莲子卖相差。3 .用高速旋转的钻头去芯，得不到完整的莲子芯。4 .使用空心刀具容易把莲子挤裂，且刀具容易折断或者堵塞。1.3.3解决方案1 .使用铁签为去芯刀具，并对之进行设计使之更适合机械去芯。2 .通过设计定向送料装置，让莲子有序排列。3 .通过设计排序装置和换向装置，使莲子以尾部对象刀具，以满足去芯机对莲子的方位要求。4 .采用多刀去芯的方式，一次最多可以加工6个莲子，以提高去芯效率。5 .通过曲柄滑块机构和双滑块机构进行设计实现推料、夹紧、去芯、排料的全自动过程。1.4本设计的主要内容1. 了解鲜莲子去芯机设计的背景和意义；2.查阅研究这一类型机器的工作原理；3 .分析这类机器的设计难点和已有设计的不足并提出解决方案;4 .确定设计的主